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DE19731918A1

Wind turbine

Abstract

The invention relates to a wind energy installation comprising a rotor with at least one blade for the conversion of wind flow energy into mechanical energy, a regulating device for individual regulation of at least one rotor blade, a generator for the conversion of mechanical energy provided by the rotor into electric power, and an active connection between the rotor and the generator so that the mechanical energy can be transferred from the rotor to generator. The aim of the invention is to avoid such problems as those mentioned in the description and to provide a wind installation whereby the loads which can occur in partial areas of the surface of the rotor as a result of local transitory peaks in wind speeds are reduced. This is achieved by providing the above-mentioned wind energy installation with means of measurement such as an anemometer (44) placed on each rotor blade to determine the momentary load of one part of the wind energy installation, in addition to control means which determine a desired position for at least one rotor blade in order to react to said momentary load and to adjust the rotor blade accordingly using the regulating device, as well as joints and fasteners which connect the regulating device and means of measurement to the control means.

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66 claims: 60 independent, 6 dependent

  1. 1
    Wind power plant (1) with a rotor (18) With at least one rotor blade (16) For converting the Flow energy of the wind into mechanical energy, with an adjusting device (34. 36) For individual adjustment of at least a rotor blade (16) having a generator for converting the mechanical energy of the rotor (18) into electrical energy, with an active connection between the rotor (18) And the generator for Transmission of the mechanical energy of the rotor (18) To the generator, marked bymeasuring means (38. 40. 44), The instantaneous stress a portion of the wind turbine (1) determine, Control means (8th) That a current for the DEMANDS chung desired position at least a rotor blade (16identify and) the rotor blade (16) Using the United adjusting device (34. 36) in accordance adjust, and Connection means (42. 46. 48. 50. 52) Which the adjusting device (34. 36) and the measuring means (38. 40. 44) with the Control means (8th) connect. 1. Windenergieanlage ( 1 ), mit einem Rotor ( 18 ) mit mindestens einem Rotorblatt ( 16 ) zur Umwandlung der Strömungsenergie des Windes in mechanische Energie, mit einer Verstellvorrichtung ( 34 , 36 ) zur individuellen Verstellung mindestens eines Rotorblattes ( 16 ), mit einem Generator zur Umwandlung der mechanischen Energie des Rotors ( 18 ) in elektrische Energie, mit einer Wirkverbindung zwischen dem Rotor ( 18 ) und dem Generator zur Übertragung der mechanischen Energie des Rotors ( 18 ) auf den Generator, gekennzeichnet durch Meßmittel ( 38 , 40 , 44 ), die die momentane Beanspruchung eines Teils der Windenergieanlage ( 1 ) ermitteln, Steuermittel ( 8 ), die eine für die momentane Beanspruchung gewünschte Stellung mindestens eines Rotorblattes ( 16 ) ermitteln und das Rotorblatt ( 16 ) mit Hilfe der Verstellvorrichtung ( 34 , 36 ) entsprechend verstellen, und Verbindungsmittel ( 42 , 46 , 48 , 50 , 52 ), die die Verstellvorrichtung ( 34 , 36 ) und die Meßmittel ( 38 , 40 , 44 ) mit den Steuermitteln ( 8 ) verbinden. 1. Windenergieanlage (1), mit einem Rotor (18) mit mindestens einem Rotorblatt (16) zur Umwandlung der Strömungsenergie des Windes in mechanische Energie, mit einer Verstellvorrichtung (34, 36) zur individuellen Verstellung mindestens eines Rotorblattes (16), mit einem Generator zur Umwandlung der mechanischen Energie des Rotors (18) in elektrische Energie, mit einer Wirkverbindung zwischen dem Rotor (18) und dem Generator zur Übertragung der mechanischen Energie des Rotors (18) auf den Generator, gekennzeichnet durch Meßmittel (38, 40, 44), die die momentane Beanspruchung eines Teils der Windenergieanlage (1) ermitteln, Steuermittel (8), die eine für die momentane Beanspru­ chung gewünschte Stellung mindestens eines Rotorblattes (16) ermitteln und das Rotorblatt (16) mit Hilfe der Ver­ stellvorrichtung (34, 36) entsprechend verstellen, und Verbindungsmittel (42, 46, 48, 50, 52), die die Verstellvorrichtung (34, 36) und die Meßmittel (38, 40, 44) mit den Steuermitteln (8) verbinden.
  2. 2
    Wind energy plant (1) According to claim 1, characterized in that the position of the rotor blade (16) Or the rotor leaves (16) Constantly the current strain of the wind turbine (1) is adapted. 2. Windenergieanlage ( 1 ) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellung des Rotorblattes ( 16 ) oder der Rotorblätter ( 16 ) ständig der momentanen Beanspruchung der Windenergieanlage ( 1 ) angepaßt wird. 2. Windenergieanlage (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellung des Rotorblattes (16) oder der Rotor­ blätter (16) ständig der momentanen Beanspruchung der Windenergieanlage (1) angepaßt wird.
  3. 3
    Wind energy plant (1) According to one of the preceding claims, characterized in that the measuring means (38. 40. 44) For determining the loading anspruchung of the rotor blade (16) A on the rotor blade (16) prevalent determine wind speed. 3. Windenergieanlage ( 1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßmittel ( 38 , 40 , 44 ) zur Ermittlung der Beanspruchung des Rotorblattes ( 16 ) eine am Rotorblatt ( 16 ) vorherrschende Windgeschwindigkeit ermitteln. 3. Windenergieanlage (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßmittel (38, 40, 44) zur Ermittlung der Be­ anspruchung des Rotorblattes (16) eine am Rotorblatt (16) vorherrschende Windgeschwindigkeit ermitteln.
  4. 4
    Wind power plant (1) According to claim 3, characterized in that the measuring means (38. 40. 44) For measuring the Windge velocity have an anemometer. 4. Windenergieanlage ( 1 ) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßmittel ( 38 , 40 , 44 ) zur Messung der Windgeschwindigkeit ein Anemometer aufweisen. 4. Windenergieanlage (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßmittel (38, 40, 44) zur Messung der Windge­ schwindigkeit ein Anemometer aufweisen.
  5. 5
    Wind turbine (1) According to claim 4, characterized in that the anemometer on the rotor blade (16arranged) is. 5. Windenergieanlage ( 1 ) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Anemometer auf dem Rotorblatt ( 16 ) angeordnet ist. 5. Windenergieanlage (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Anemometer auf dem Rotorblatt (16) angeordnet ist.
  6. 6
    Wind power plant (1) According to one of the preceding claims, characterized in that the measuring means (38. 40. 44) In a partial area a the rotor (18) Prevailing mechanical load determine. 6. Windenergieanlage ( 1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßmittel ( 38 , 40 , 44 ) eine in einem Teilbereich des Rotors ( 18 ) vorherrschende mechanische Last ermitteln. 6. Windenergieanlage (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßmittel (38, 40, 44) eine in einem Teilbereich des Rotors (18) vorherrschende mechanische Last ermitteln.
  7. 7
    Wind turbine (1) According to one of the preceding claims, characterized in that the measuring means (38. 40. 44) A variable in a Part of the rotor (18) Prevailing load determine. 7. Windenergieanlage ( 1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßmittel ( 38 , 40 , 44 ) eine in einem verstellbaren Teilabschnitt des Rotors ( 18 ) vorherrschende Last ermitteln. 7. Windenergieanlage (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßmittel (38, 40, 44) eine in einem verstellbaren Teilabschnitt des Rotors (18) vorherrschende Last ermitteln.
  8. 8
    Wind turbine (1) According to one of the preceding claims, characterized in that the measuring means (38. 40. 44) A in the adjustable The rotor blade (16) Prevailing load determine. 8. Windenergieanlage ( 1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßmittel ( 38 , 40 , 44 ) eine in dem verstellbaren Rotorblatt ( 16 ) vorherrschende Last ermitteln. 8. Windenergieanlage (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßmittel (38, 40, 44) eine in dem verstellbaren Rotorblatt (16) vorherrschende Last ermitteln.
  9. 9
    Wind turbine (1) According to one of the preceding claims, with a rotor hub (14) characterized in that the measuring means (38. 40. 44) A in the rotor hub (14) prevailing load determine. 9. Windenergieanlage ( 1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, mit einer Rotornabe ( 14 ), dadurch gekennzeichnet, daß die Meßmittel ( 38 , 40 , 44 ) eine in der Rotornabe ( 14 ) vorherrschende Last ermitteln. 9. Windenergieanlage (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, mit einer Rotornabe (14), dadurch gekennzeichnet, daß die Meßmittel (38, 40, 44) eine in der Rotornabe (14) vorherrschende Last ermitteln.
  10. 10
    Wind turbine (1) According to one of the preceding claims, with a journal (22) For supporting the rotor (18) characterized in that the measuring means (38. 40. 44) A in the journal (22) Prevailing load determine. 10. Windenergieanlage ( 1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, mit einem Achszapfen ( 22 ) zur Lagerung des Rotors ( 18 ), dadurch gekennzeichnet, daß die Meßmittel ( 38 , 40 , 44 ) eine in dem Achszapfen ( 22 ) vorherrschende Last ermitteln. 10. Windenergieanlage (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, mit einem Achszapfen (22) zur Lagerung des Rotors (18), dadurch gekennzeichnet, daß die Meßmittel (38, 40, 44) eine in dem Achszapfen (22) vorherrschende Last ermitteln.
  11. 11
    Wind turbine (1) According to one of the preceding claims, with a drive shaft, the rotor (18) And generator directly or via a gear combines, characterized in that the measuring means (38. 40. 44) One in the drive shaft prevailing load determine. 11. Windenergieanlage ( 1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, mit einer Antriebswelle, die Rotor ( 18 ) und Generator direkt oder über ein Getriebe verbindet, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßmittel ( 38 , 40 , 44 ) eine in der Antriebswelle vorherrschende Last ermitteln. 11. Windenergieanlage (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, mit einer Antriebswelle, die Rotor (18) und Generator direkt oder über ein Getriebe verbindet, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßmittel (38, 40, 44) eine in der Antriebswelle vorherrschende Last ermitteln.
  12. 12
    Wind turbine (1) According to one of claims 6 to 11, characterized in that the measuring means (38. 40. 44) For measuring the load Stretch marks (38. 40) Exhibit. 12. Windenergieanlage ( 1 ) nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßmittel ( 38 , 40 , 44 ) zur Messung der Last Dehnungsstreifen ( 38 , 40 ) aufweisen. 12. Windenergieanlage (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßmittel (38, 40, 44) zur Messung der Last Dehnungsstreifen (38, 40) aufweisen.
  13. 13
    Wind turbine (1) According to one of the preceding claims, characterized in that the measuring means (38. 40. 44) A of the to adjusted rotor blade (16Calculate) prevailing angle of attack of the wind. 13. Windenergieanlage ( 1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßmittel ( 38 , 40 , 44 ) einen an dem zu verstellenden Rotorblatt ( 16 ) vorherrschenden Anströmwinkel des Windes ermitteln. 13. Windenergieanlage (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßmittel (38, 40, 44) einen an dem zu verstellenden Rotorblatt (16) vorherrschenden Anströmwinkel des Windes ermitteln.
  14. 14
    Wind turbine (1) According to claim 13, characterized in that the measuring means (38. 40. 44) For measuring the at strömwinkels a to the rotor blade (16) Mounted wind vane (44) Exhibit. 14. Windenergieanlage ( 1 ) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßmittel ( 38 , 40 , 44 ) zur Messung des Anströmwinkels eine an dem Rotorblatt ( 16 ) angebrachte Windfahne ( 44 ) aufweisen. 14. Windenergieanlage (1) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßmittel (38, 40, 44) zur Messung des An­ strömwinkels eine an dem Rotorblatt (16) angebrachte Windfahne (44) aufweisen.
  15. 15
    Wind turbine (1) According to one of the preceding claims, with at least two rotor blades, characterized in that at least one rotor blade (16) Asynchronous to the or the other is adjustable. 15. Windenergieanlage ( 1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, mit mindestens zwei Rotorblättern, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Rotorblatt ( 16 ) asynchron zu dem oder den anderen verstellbar ist. 15. Windenergieanlage (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, mit mindestens zwei Rotorblättern, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Rotorblatt (16) asynchron zu dem oder den anderen verstellbar ist.
  16. 16
    Wind turbine (1) According to one of the preceding claims, characterized in that at least one partial section of at least one Rotor blade (16) Asynchronously to at least one further adjustable Teilab section of the same rotor blade (16) Or to the or the other rotor blades (16is) or their sections adjustable. 16. Windenergieanlage ( 1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teilabschnitt mindestens eines Rotorblattes ( 16 ) asynchron zu mindestens einem weiteren verstellbaren Teilabschnitt desselben Rotorblattes ( 16 ) oder zu dem oder den anderen Rotorblättern ( 16 ) oder deren Teilabschnitten verstellbar ist. 16. Windenergieanlage (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teilabschnitt mindestens eines Rotorblattes (16) asynchron zu mindestens einem weiteren verstellbaren Teilab­ schnitt desselben Rotorblattes (16) oder zu dem oder den anderen Rotorblättern (16) oder deren Teilabschnitten verstellbar ist.
  17. 17
    Wind turbine (1) According to one of the preceding claims, characterized in that the current for a specific DEMANDS chung desired position of the rotor blades or (16) Over the control agents (8thlets pretend) associated input means. 17. Windenergieanlage ( 1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich die für eine bestimmte momentane Beanspruchung gewünschte Stellung des oder der Rotorblätter ( 16 ) über mit den Steuermitteln ( 8 ) verbundene Eingabemittel vorgeben läßt. 17. Windenergieanlage (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich die für eine bestimmte momentane Beanspru­ chung gewünschte Stellung des oder der Rotorblätter (16) über mit den Steuer­ mitteln (8) verbundene Eingabemittel vorgeben läßt.
  18. 18
    Wind turbine (1) According to one of the preceding claims, characterized in that the adjusting device (34. 36) For adjusting the Rotor blade (16) An adjusting motor (34) And of this driven adjusting (36), Wherein the control means (8th) Of the adjusting (36) An actual value on the instantaneous position of the rotor blade (16obtain and) via the adjusting motor (34) The rotor blade (16) Adjust. 18. Windenergieanlage ( 1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellvorrichtung ( 34 , 36 ) zur Verstellung des Rotorblattes ( 16 ) einen Verstellmotor ( 34 ) und ein von diesem angetriebenes Verstellgetriebe ( 36 ) aufweist, wobei die Steuermittel ( 8 ) von dem Verstellgetriebe ( 36 ) einen Istwert über die momentane Stellung des Rotorblattes ( 16 ) erhalten und über den Verstellmotor ( 34 ) das Rotorblatt ( 16 ) verstellen. 18. Windenergieanlage (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellvorrichtung (34, 36) zur Verstellung des Rotorblattes (16) einen Verstellmotor (34) und ein von diesem angetriebenes Verstellgetriebe (36) aufweist, wobei die Steuermittel (8) von dem Verstellgetriebe (36) einen Istwert über die momentane Stellung des Rotorblattes (16) erhalten und über den Verstellmotor (34) das Rotorblatt (16) verstellen.
  19. 19
    Wind turbine (1) According to claim 18, characterized in that the control means (8th) The adjustment of the rotor blade (16) Make almost simultaneously with the detection of the measured values. 19. Windenergieanlage ( 1 ) nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuermittel ( 8 ) die Verstellung des Rotorblattes ( 16 ) quasi gleichzeitig mit der Erfassung der Meßwerte vornehmen. 19. Windenergieanlage (1) nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuermittel (8) die Verstellung des Rotorblattes (16) quasi gleichzeitig mit der Erfassung der Meßwerte vornehmen.
  20. 20
    Wind turbine (1) According to one of the preceding claims, characterized in that the wind power plant (1) From the horizontal axis type is. 20. Windenergieanlage ( 1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Windenergieanlage ( 1 ) vom Horizontalachsentyp ist. 20. Windenergieanlage (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Windenergieanlage (1) vom Horizontalachsentyp ist.
  21. 21
    Wind turbine (1) According to one of the preceding claims, characterized in that the rotor (18) Is a windward rotor. 21. Windenergieanlage ( 1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor ( 18 ) ein Luvläufer ist. 21. Windenergieanlage (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (18) ein Luvläufer ist.
  22. 22
    A method for adapting a wind energy plant (1) According to claim only in a portion of the wind turbine (1) prevailing current stresses, characterized in that of measuring equipment (38. 40. 44) The current strain of a part of Wind energy plant (1) Is determined, by control means (8th) A desired position of the instantaneous stress at least one rotor blade (16) Is determined and the rotor blade (16) Using the adjusting device (34. 36) Is adjusted accordingly, the Verstellvor direction (34. 36) And the measuring means (38. 40. 44) To the control means (8th) Using connection means (42. 46. 48. 50. 52) get connected. 22. Verfahren zur Anpassung einer Windenergieanlage ( 1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche an nur in einem Teilbereich der Windenergieanlage ( 1 ) vorherrschende momentane Beanspruchungen, dadurch gekennzeichnet, daß von Meßmitteln ( 38 , 40 , 44 ) die momentane Beanspruchung eines Teils der Windenergieanlage ( 1 ) ermittelt wird, von Steuermitteln ( 8 ) eine für die momentane Beanspruchung gewünschte Stellung mindestens eines Rotorblattes ( 16 ) ermittelt wird und das Rotorblatt ( 16 ) mit Hilfe der Verstellvorrichtung ( 34 , 36 ) entsprechend verstellt wird, wobei die Verstellvorrichtung ( 34 , 36 ) und die Meßmittel ( 38 , 40 , 44 ) mit den Steuermitteln ( 8 ) mit Hilfe von Verbindungsmitteln ( 42 , 46 , 48 , 50 , 52 ) verbunden werden. 22. Verfahren zur Anpassung einer Windenergieanlage (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche an nur in einem Teilbereich der Windenergieanlage (1) vorherrschende momentane Beanspruchungen, dadurch gekennzeichnet, daß von Meßmitteln (38, 40, 44) die momentane Beanspruchung eines Teils der Windenergieanlage (1) ermittelt wird, von Steuermitteln (8) eine für die momentane Beanspruchung gewünschte Stellung mindestens eines Rotorblattes (16) ermittelt wird und das Rotorblatt (16) mit Hilfe der Verstellvorrichtung (34, 36) entsprechend verstellt wird, wobei die Verstellvor­ richtung (34, 36) und die Meßmittel (38, 40, 44) mit den Steuermitteln (8) mit Hilfe von Verbindungsmitteln (42, 46, 48, 50, 52) verbunden werden.
Independent claims22